摘要：新时代背景下，机械制造行业在经济增长与科技进步的支持下得以繁荣发展，以充分满足市场经济体制改革下人们日益增长的产品消费需求。在机械行业制造领域，数控机床作为一类先进的生产制造设备，能够实现生产制造流程的自动化与机械化，并提升生产制造效率与质量。为确保数控机床的工作性能能够得以优化提升，降低故障问题的发生概率，就需要对其机械结构进行合理设计并加强对制造技术的管理。本文将从数控机床的发展现状出发，分别介绍其机械结构设计创新策略与制造技术优化方案，以供参考。

关键词：数控机床;机械结构;设计;制造技术;优化策略

引言：

在城市化与现代化发展进程中，工业生产与居民日常生活加大了对各类机械产品的消费力度，促使机械制造业得以繁荣发展。其中，数控机床作为机械制造行业前沿科技领域的机床工具，能够根据预先输入设计程序指令自动化完成生产制造任务，具有高精确度的特点，适用于精密、复杂零件的生产制造。在我国现阶段的机械制造行业中，数控机床在设计与制造方面还存在一定的缺陷问题，需要加以优化改进，以提升数控机床生产制造的精确度、高效性以及安全性，降低故障事故发生概率。下面将对数控机床机械结构设计与制造展开介绍。

一、 数控机床的基本介绍

（一） 数控机床的基本概念

数控机床是一种能够根据所输入的程序编码或符号指令执行对应操作以完成规定生产任务的一类机械制造工具。数控机床中安设有自动化控制系统，能够对外界输入的程序编码指令进行快速读取并高效处理，再将程序编码指令解译为数字代码，并通过信号传输系统传达给数控装置，再由数控装置传输给机床零部件，每一串数字代码都对应着机床不同零部件的一种动作模式，机床可以根据数字代码所映射的动作指令及其逻辑顺序执行对应操作，按照零件设计图纸中所标注的信息内容进行精密零件的生产制造工作，使其形状与尺寸与图纸内容完全吻合。

与其他普通机床相比，数控机床无需工作人员亲自执行各类生产制造操作，自动化水平较高，不仅能够解放劳动力，还能降低因人工操作失误或疏漏而引起的故障缺陷问题，提升零件质量。数控机床还能将零件设计图纸中的信息内容准确转化为程序编码与操作指令，严格按照程序指令执行操作，大大提升了零件生产制造的精确度与稳定性。再者，数控机床能在三维空间坐标内按照程序指令进行联动操作，能够满足复杂零件的生产制造需求，技术人员只需根据零件的形状尺寸参数修改程序指令即可完成所需零件的制造加工任务，应用场景较为丰富。此外，数控机床工作运行期间的信息数据均为数字形式，在生产管理过程中能够借助计算机对其工作运行数据进行处理，促进了生产管理的现代化发展[1]。

（二） 数控机床的运行原理

在数控机床运行过程中，技术人员首先要根据所加工零件的设计图纸信息内容将零件的形状坐标数据、尺寸数据、工艺参数、机床刀具运动轨迹等信息内容通过键盘、磁盘或直接数控方式输入到数控机床的程序指令存储系统中，再将上述信息内容传输给数控装置的CNC单元，由其中所含的微处理器对程序指令信息进行处理，将程序指令转化为机床零件动作控制信号，再将控制信号通过传输系统传输给伺服机构，利用伺服系统的信号功率放大与转换功能控制机床主轴、刀具等执行部件的运动轨迹以及运动速度等参数，使其能够按照所输入程序指令的要求执行对应操作，实现对零件的精准加工与控制[2]。

（三） 数控机床的应用现状

随着现代工业的繁荣发展，人们对数控机床这一自动化零件生产制造与加工工具的质量性能提出了更高要求。一方面，现阶段的数控机床正在向着超高精度的方向不断发展，并对运转速度进行全方位提升，以提高其零件生产制造与加工效率。另一方面，现阶段的数控机床在可靠性方面正进行着优化改进，通过对其技术缺陷进行深入研究与解决处理来降低数控机床发生故障的频率，以延长数控机床的使用寿命，避免所生产制造的零件出现缺陷问题。再者，现阶段的数控机床技术研究领域在智能化方面加大了研发力度，通过加强对数控机床生产制造过程的实时监控与自我诊断修复能力的优化来提升数控机床的智能化水平。此外，现阶段的数控机床技术研究团队加大了对其控制系统的优化改进力度，以缩小数控机床控制系统的体积，提升控制系统的便携性。

二、 数控机床机械结构设计的创新优化策略

（一） 稳定性优化提升策略

在数控机床优化改进过程中，相关技术人员需要提升其生产制造稳定性，确保数控机床能够根据零件设计图纸与所输入的程序编码指令稳定运行并执行对应操作，降低运行环境对数控机床生产制造过程的干扰。为此，相关技术人员需要对数控机床系统的运行加速度进行严格控制，结合数控机床运行期间所与遇到的各类问题以及所遭受的干扰因素对其结构设计进行优化处理。由于在进行PCB数控钻孔操作时，零件设计图纸所标注的信息内容要求数控机床对应刀具只需移动较小的一段距离，刀具从启动到暂停运行这一过程中的时间段极短，倘若数控机床机械结构设计存在缺陷，刀具运行加速度没有进行优化，则零件在生产制造加工期间就会出现定点不准确的问题，造成零件生产制造精确度降低，零件质量性能难以得到可靠保障。为此，相关技术人员需要将数控机床机械结构替换为刚性结构设计，降低沿着不同方向轴移动的零部件质量，提升保持静态物体的质量，以降低主轴与刀具运行过程中的惯性，使用合适的防震材料来降低数控机床零部件惯性造成的冲击[3]。

（二） 主轴运行精度与速度提升策略

为提升数控机床生产制造的精确度，保障制造零件的质量性能，就需要对数控机床主轴的运行精度进行优化提升，还需要提高主轴的运行速度，确保零件生产制造期间能够在主轴高速运转下使用刀具精准对原料进行操作处理。为此，相关技术人员需要将数控机床主轴的轴承结构设计为静压空气轴承，这类轴承不仅能够以高速状态对零件微小孔进行精准定位与高质量加工处理，还能够延长数控机床主轴的运行寿命，使数控机床的质量性能得到可靠保障。此外，相关技术人员以及生产厂家还需要在数控机床设计制造环节加大对各个零部件形状尺寸等参数信息精确度的控制，确保数控机床主轴能够维持较高的质量水平。

（三） 三维稳定性仿真技术应用

随着信息技术的持续更新发展，人们对作为现代信息产业不可或缺的印制电路板元件提出了更高的要求，很多印制电路板制造厂家开始引入数控机床设备对电路板进行钻孔处理，确保印制电路板孔径参数与钻孔位置信息足够精准无误。但我国目前所使用的数控机床在钻孔操作中孔径过大，钻孔速度也过慢，难以满足印刷电路板的生产制造要求。为解决这一问题，相关技术人员需要引入三维稳定性仿真技术来对数控机床机械结构进行优化，在机械结果设计期间通过对数控机床零部件进行方针测量来构建三维立体机械模型，以便提升数控机床的质量性能，对数控机床机械零件高速旋转引发的偏离问题进行接触处理，确保使用数控机床进行印制电路板钻孔操作时能够精准、高效地进行定位[4]。

（四） 自适应跟踪控制器技术应用

在使用数控机床完成生产制造任务的过程中，零件制造精度会受到电气因素的影响而发生改变，只有对数控机床电气元件的机械结构与功能应用进行优化改进处理，才能提升数控机床所生产制造的各类零件的精准度与可靠性。在数控机床进行零件生产制造期间，其伺服系统会通过对程序指令的反应速度、刀具主轴等设备的运行精度以及转矩来控制生产制造精度，而数控机床的运行环境复杂，外界所施加的干扰会对其运行精度产生不利影响。为解决这一问题，需要引入自适应跟踪控制器来对数控机床的质量性能进行优化改进，根据影响数控机床运行准确性的各类外界因素使用控制器进行补偿，例如使用控制器随时反馈数控机床机械结构中不同零部件的位置信息，以便对其误差进行修正，或使用控制器对外界所施加的摩擦力以及机床内部零件之间产生的摩擦力进行补偿，从而使数控机床的精确度得以有效提升。

（五） 携带GA功能的贪婪算法应用

在数控机床的传统算法模式中，数控机床会在运行期间产生较多的空行程，不仅耽搁了生产加工进度，还造成了较大的成本浪费。为解决这一问题，就需要对数控机床的算法模式进行优化，可以引入携带GA功能的贪婪算法让数控机床的刀具以进度更快、成本更低的方式运行，减少运行期间的空行程，实现数控机床生产效率的提升[5]。

三、 数控机床机械结构制造的创新优化策略

（一） 多工序复合加工技术应用

在对数控机床的机械结构进行生产制造时，相关技术人员可以引入多工序复合加工技术，确保数控机床的零部件能够在一次夹装程序中执行完绝大部分的加工处理操作流程，避免数控机床生产制造期间使用大量不同的夹具，不仅能够提升机械制造效率，还能节省生产制造成本，移除夹具存储管理环节。在使用多工序复合加工技术时，能够结合数控机床零部件设计图纸中所标注的信息内容于同一流程阶段完成对零部件的各种削切处理与插齿、滚齿等加工处理，将零部件原料快速加工为想要的形状，实现对零部件尺寸参数信息的精准控制，避免多环节加工处理降低零部件加工的精确度，实现数控机床机械生产制造效率的提升，让数控机床机械结构制造加工更加紧凑，呈现出模块化发展趋势。

（二） 网络化生产制造技术应用

随着互联网信息技术的发展，数控机床生产制造技术也朝着网络化的方向发展，使工作人员能够通过计算机互联网对数控机床生产制造期间所运行的各项数据信息进行接收、处理与传输，实现对数控机床机械结构制造加工过程中的远程控制。相关技术人员需要对数控机床生产制造期间所使用的信号监控系统进行优化处理，扩大监控系统所监测的信号媒介类型的种类范围，让工作人员能够借助监控系统随时随地掌握数控机床生产制造过程的设备运行状况，以便及时调整或修改生产制造相关参数，在设备出现故障问题时及时进行暂停修复处理，以便提高数控机床的运行稳定性以及安全性[6]。

（三） 个性化生产制造技术应用

在数控机床进行零部件机械结构的制造与加工过程中，工作人员可能会遇到各类较为复杂的机械结构类型，与常规的零部件模型之间存在较大差异。为扩大数控机床所加工的零部件的种类范围，相关技术人员需要引入个性化生产制造技术，实现对复杂零部件机械结构相关参数的个性化定制，在编程期间将复杂机械结构的形状、尺寸、位置等参数信息输入到编码指令中，让数控机床能够根据经过个性化定制的程序指令执行相关操作，顺利完成复杂机械结构的大批量生产制造任务，提升数控机床生产制造过程的灵活性，扩大其应用场景范围。

四、 结束语

机械制造行业是国民经济增长过程中的重要支柱产业，对工业生产领域与居民日常生活均发挥着重要影响。在现阶段的机械制造行业发展过程中，数控机床作为一类根据程序指令自动化控制生产制造流程的机床设备，能够有效提升机械制造行业的自动化与智能化水平。但目前我国在数控机床设计制造领域技术相对落后，导致数控机床的精确度不够高，无法满足精密零件的生产制造需求，在工作运行期间容易出现故障问题，缩短了数控机床的使用寿命。为此，相关技术人员需要加大研发力度与创新力度，提升数控机床机械结构的质量性能。

参考文献：

[1]曹劲草.数控机床机械结构设计和制造技术优化[J].内燃机与配件，2020（19）：70-71.

[2]杨文龙.数控机床机械结构设计和制造技术的创新研究[J].内燃机与配件，2020（11）：102-103.

[3]刘碧云.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的研究[J].南方农机，2019，50（23）：135+139.

[4]涂锡瑶，薛家汉，胡琦，等.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].南方农机，2019，50（21）：100.

[5]安汝伟，王廷猛，张太勇，等.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].内燃机与配件，2019（03）：77-78..

[6]姚杰.数控机床机械结构设计与制造技术的研究探讨[J].中国设备工程，2017（15）：202-203.